BE1018694A3 - Druckmittelbetatigte reibkupplung oder-bremse. - Google Patents

Abstract

Eine Reibkupplung mit einer drehbeweglichen Reibscheibe sowie mit einen die Reibscheibe umgebenden Geh„use, in dem eine durch ein Druckmittel beaufschlagbare, axial bewegliche Druckscheibe angeordnet ist, die reibschlêSSIG MIT DER rEIBSCHEIBE IN Verbindung bringbar ist, wobei die Druckscheibe mittels einer axial federelastischen Membran r�ckscheibe an dem Geha�se einerseits und an der Druckscheibe andererseits eingespannt ist, ist bekannt. Erfindungsgem„b ist vorgesehen, dass zur axialen R�ckstellung der Druckscheibe erg„nzend eine Druckfederanordnung vorgesehen ist, die in Parallelschaltung zu der Membran auf die Druckscheibe einwirkt.

Description

Druckmittelbetätiate Reibkupplung oder -bremse

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Reibkupplung oder -bremse mit einer drehbeweglichen Reibscheibe sowie mit einem die Reibscheibe umgebenden Gehäus,e, in dem eine durch ein Druckmittel beaufschlagbare, axial bewegliche Druckscheibe angeordnet ist, die reibschlüssig mit der Reibscheibe in Verbindung bringbar ist, wobei die Druckscheibe mittels einer axial federelastischen Membran rückstellbar ist, die an dem Gehäuse einerseits und an der Druckscheibe andererseits eingespannt ist

Eine derartige druckmittelbetätigte Reibkupplung ist aus der DE 81 31 995 U1 bekannt Um ein Drehmoment zwischen Reibscheibe und Gehäuse und damit zwischen Reibscheibe und Druckscheibe zu übertragen, wird die Druckscheibe druckmittelbeaufschlagt, wodurch sie gegen die Reibscheibe gepresst wird. Für ein Lüften der Kupplung wird der Druckmittelraum gbelüftet, wodurch die Scheibenmembran die Druckscheibe in die gelüftete Ausgangsstellung zurückführt. In dieser Lüftstellung kann die Reibscheibe sich drehen, ohne auf das Gehäuse und die Druckscheibe eine Drehmomentübertragung auszuüben. Problematisch kann es bei einer derartigen Reibkupplung sein, dass in geöffnetem, d.h. gelüftetem Zustand der Kupplung durch Vibrationen eines entsprechen den Antriebsmotors, an den die Kupplung gekoppelt ist, Verschleißerscheinungen auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine druckmittelbetätigte Reibkupplung oder -bremse der eingangs genannten Art zu schaffen, die durch Vibrati tionen in gelüftetem Zustand auftretende Verschleißerscheinungen vermeidet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Membran im Bereich ihres Außenumfanges gehäuseseitig und im Bereich ihres Innenumfanges druckscheibenseitig eingespannt ist, und dass das Gehäuse einen über ? eine Gehäusemittelachse hinweg offenen, zentralen Zylinderraum aufweist, in dem ein mit der Druckscheibe verbundener Druckkolben axial beweglich angeordnet ist. Beim Stand der Technik war die Druckscheibe und damit der Druckkolben als Scheibenring ausgeführt. Auch der als Druckraum dienende Zylinderraum des Gehäuses war als Ringraum , ausgeführt. Dadurch waren sowohl radial innenseitig als auch radial außenseitig Dichtungen notwendig. Dementsprechend war auch die Membran innenseitig am Gehäuse und außenseitig an der Druckscheibe eingespannt. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Anzahl der spielbehafteten Bauteile, die durch Vibrationen im gelüfteten Zustand Geräusche oder mechanische Verschleißerscheinungen bewirken können, reduziert. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglich ein verdrehspielfreies Konzept. Dadurch, dass der Druckkolben und der den Druckkolben lagernde Zylinderraum, der den mit Druckmittel zu beaufschlagenden Druckraum definiert, zentral angeordnet sind, wird relativ zum Gehäuse und damit zwischen Druckkolben und Zylinderraum lediglich eine einzelne Mantelfläche definiert, die mit einer Dichtung versehen werden muss. Durch die Anordnung der Membran wird eine Zentrierung des Druckkolbens und damit eine Zentrierung der Druckscheibe geschaffen, wodurch mittels der einzelnen Dichtung dennoch zuverlässig eine metallische Trennung zwischen Druckkolben und Zylinderraum er zielt wird. Auch Vibrationen können damit nicht zu metallischen Reiberscheinungen zwischen Druckkolben und Zylinderraum und damit zwischen Druckkolben und Gehäuse führen, so dass zuverlässig mechanischer Verschleiß vermieden wird. Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich insbesondere für den Einsatz in Land- und Forstmaschinen, bei denen vorzugsweise dieselmotorische Antriebe eingesetzt werden, die starken Vibrationen unterliegen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass zur axialen Rückstellung der Druckscheibe ergänzend eine Druckfederanordnung vorgesehen ist, die in Parallelschaltung zu der Membran auf die Druckscheibe einwirkt. Dadurch ergibt sich eine steile Federkennlinie, die ein sehr schnelles Zurückdrücken der Druckscheibe und des Druckkolbens in die gelüftete Ausgangsposition ermöglicht. Zudem kann auf eine Vorspannung der Membran in der gelüfteten Ausgangsposition verzichtet werden. Die Druckfederanordnung hält die Druckscheibe in ihrer gelüfteten Position mit großer Kraft zurück, so dass Vibrationen, die auf die Kupplung oder Bremse wirken, die Druckscheibe nicht vibrierend abheben können. Dadurch werden Klingelgeräusche jnd mechanische Verschleißerscheinungen durch entsprechende metal-ische Reibkontakte vermieden.

n Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Druckfederanordnung meliere, gleichmäßig über den Umfang der Druckscheibe verteilt angeord-ïete Schraubendruckfedern, die an einem äußeren Umfangsbereich der Druckscheibe abgestützt sind. Dadurch wird eine besonders schnelle ind sichere Lüftfunktion der Druckscheibe erzielt.

ή weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Druckscheibe an ih-em äußeren Umfangsbereich auf der den Schraubendruckfedern ab-ewandten Stirnseite eine Stützkontur auf, die eine axiale Stützfläche ildet. Durch die axiale Stützfläche wird eine flächige Anlage an dem

Gehäuse oder an der Membran erzielt, so dass die Druckscheibe in ihrer gelüfteten Ausgangsstellung gleichbleibend positioniert bleibt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bildet das Gehäuse radial innerhalb eines außenliegenden Einspannbereiches der Membran eine axiale Anlagefläche für die Membran. Dadurch wird eine spannungsarme Ruhelage für die Membran in der gelüfteten Ausgangsposition der Druckscheibe erzielt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Stützfläche der Druckscheibe auf gleicher radialer Höhe angeordnet wie die axiale Anlagefläche des Gehäuses für die Membran. Dadurch wird eine weitere Verbesserung einer sicheren und gleichbleibenden festen Anlage der Druckscheibe in ihrer gelüfteten Ausgangsposition erzielt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung verläuft die Membran zwischen Jer Stützfläche der Druckscheibe und der Anlagefläche des Gehäuses.

Durch die beschriebenen Maßnahmen liegt die Membran in der gelüfte-en Ausgangsposition der Druckscheibe im Wesentlichen spannungsfrei lächig zwischen den parallelen Axialflächen der Druckscheibe und des Dehäuses, wodurch auch eine relativ großflächige Anlage der Druck-îcheibe mit vergleichsweise geringer Flächenpressung erzielt wird, so lass bei ausreichender Rückstellkraft der Schraubendruckfedern in der jelüfteten Ausgangsposition auch bei Vibrationen des Antriebs- oder tötriebsstranges die sichere und gleichbleibende Positionierung der )ruckscheibe in der gelüfteten Ausgangslage erhalten bleibt.

i weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Druckscheibe auf ihrer en Schraubendruckfedern zugewandten Stirnseite axial ausgespart. )adurch ist für die Kupplung oder Bremse in axialer Richtung ein relativ kompakter Aufbau erzielbar, da die axial ausgerichteten Schraubendruckfedern die Druckscheibe in einem Teilbereich axial überlagern.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Membran mit Druckentlastungsbohrungen versehen. Dadurch ist ein Druckausgleich zwischen entsprechenden Hohlräumen auf den gegenüberliegenden axialen Stirnseiten der Membran ermöglicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind an der Druckscheibe Druckentlastungsprofilierungen oder -durchtritte vorgesehen. Als Druckentlastungsprofilierungen sind insbesondere Druckentlastungsnuten vorgesehen. Druckentlastungsdurchtritte können vorzugsweise durch Druckentlastungsbohrungen gebildet sein. Dadurch kann beim Ein- und Ausschalten der Kupplung oder Bremse ein Ausgleich des Luftvolumens zwischen der Druckscheibe und der Membran erfolgen. Bei beiden zuvor beschriebenen Ausgestaltungen wird somit vermieden, dass die Druckscheibe oder die Membran gegen ein „Luftkissen“ arbeiten müssen, um den entsprechenden axialen Weg zurückzulegen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindungen ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der einzigen Zeichnung dargestellt ist.

Die einzige Zeichnung zeigt in einer Schnittdarstellung eine obere Hälfte siner Ausführungsform einer zumindest weitgehend rotationssymmetri->chen Reibkupplung.

Eine Reibkupplung 1 gemäß der einzigen Zeichnung ist für den Einsatz >ei einer Land- oder Forstmaschine vorgesehen und ist beim dargestell-en Ausführungsbeispiel als Zuschaltkupplung ausgeführt, um eine wei-ere Funktionseinrichtung an einen vorzugsweise dieselmotorischen An trieb zu koppeln. Eine Riemenscheibe 2 des dieselmotorischen Antriebs ist in der Zeichnung strichpunktiert dargestellt. Eine Abtriebswelle 3 des dieselmotorischen Antriebs (nicht dargestellt) ist mittels einer Keilnutverzahnung drehfest, aber axial relativbeweglich mit einer Kupplungsnabe 4 verbunden. Die Kupplungsnabe 4 trägt einen scheibenartigen Reibbelagträger 5, der radial zu einer Drehachse der Abtriebswelle 3 und der Kupplungsnabe 4 radial nach außen ragt. Der Reibbelagträger 5 trägt mehrere Reibbelagflächen 6, die aufeinander gegenüberliegenden Stirnflächen des Reibbelagträgers 5 befestigt sind.

Der Reibbelagträger 5 einschließlich seiner Reibbeläge 6 ist von einem Kupplungsgehäuse 7, 8, 9 umgeben, das relativ zur Abtriebswelle 3 koaxial drehbeweglich gelagert ist. Die Abtriebswelle 3 ist drehbeweglich relativ zur Riemenscheibe 2 gelagert. Die Riemenscheibe 2 hingegen ist drehfest mit dem Kupplungsgehäuse 7, 8, 9 der Reibkupplung 1 verbunden. Durch ein Zuschalten der Reibkupplung 1 wird somit ein Kraftfluss zwischen Abtriebswelle 3 und Riemenscheibe 2 erzielt, so dass über die Riemenscheibe 2 eine entsprechende Zusatzfunktion antreibbar ist, die je nach Schaltzustand der Reibkupplung 1 zu- oder abgeschaltet ist.

Das Kupplungsgehäuse 7, 8, 9 weist einen glockenartigen Kupplungsabschnitt 9 auf, der einen Zylinder für einen koaxial zur Drehachse axial beweglichen Druckkolben 10 definiert. Der Druckkolben 10 erstreckt sich rotationssymmetrisch zur Drehachse über diese hinaus und bilden gemeinsam mit dem Gehäuseabschnitt 9 einen als zentraler Zylinderraum dienenden Druckraum 16, der druckmittelbeaufschlagbar ist. Als einzige gemeinsame Mantelfläche, die zwischen der zylinderförmigen Innenseite des Gehäuseabschnittes 9 und dem zylindrischen Außenmantel des Druckkolbens 10 gebildet ist, ist eine Ringdichtung 20 vorgesehen. Der Druckraum 16 ist daher druckdicht abgedichtet. Der Druckraum 16 ist durch ein pneumatisches oder hydraulisches Druckmittel, nämlich Druckluft oder öl, beaufschlagbar. Hierzu ist ein Druckmittelanschluss 17 vorgesehen, der koaxial zur Drehachse der Reibkupplung 1 in eine entsprechende Anschlussöffnung des Gehäuseabschnittes 9 eingebracht ist.

Der axial verschiebbare Druckkolben 10 trägt über eine Schraubverbin-; düng eine Druckscheibe 11, die sich innerhalb des Kupplungsgehäuses 7 bis 9 parallel zum Reibbelagträger 5 radial nach außen erstreckt. Die Druckscheibe 11 ist als Scheibenring ausgeführt und weist an ihrem Innenumfang einen Ringflansch auf, der mittels der durch mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Axialschrauben gebildeten Schraubverbindung mit dem Druckkolben 10 verschraubt ist. Zwischen dem Ringflansch der Druckscheibe 11 und dem Druckkolben 10 ist eine scheibenförmige Membran 12 eingespannt, die vorzugsweise aus einem Federstahl besteht. Die Scheibenmembran 12 weist in axialer Richtung federelastische Eigenschaften auf, um die Druckscheibe 11 in eine nachfolgend näher beschriebene, gelüftete Ausgangsstellung zurückzustellen. Die Scheibenmembran 12 erstreckt sich von dem Druckkolben 10 ausgehend radial nach außen und ist im Bereich ihres radialen Außenumfangs mittels einer weiteren Anzahl von gleichmäßig über den Umfang des Kupplungsgehäuses 7 bis 9 verteilt angeordneten Axialschrauben in dem Kupplungsgehäuse 7 bis 9 eingespannt. Dabei ist die Membran 12 zwischen dem Kupplungsabschnitt 9 und einem axial verlaufenden Ringabschnitt 8 des Kupplungsgehäuses eingespannt. Der koaxial zur Drehachse der Reibkupplung 1 ausgerichtete axiale Ringabschnitt 8 des Kupplungsgehäuses ist wiederum mit einem weiteren Gehäuseabschnitt 7 des Kupplungsgehäuses verschraubt, der über nicht näher bezeichnete Schraubverbindungen mit der Riemenscheibe 2 fest verbunden ist.

Der Gehäuseabschnitt 7 bildet eine stirnseitige Reibfläche für die Reibbeläge 6. Die Druckscheibe 11 bildet eine weitere, der Reibfläche des Gehäuseabschnittes 7 gegenüberliegende Reibfläche für die Reibbeläge 6, so dass eine Zweiflächenkupplung definiert ist. Der Reibbelagträger 5 kann in gewissen Grenzen federelastisch ausgeführt sein, um bei einem Verschleiß der Reibbeläge 6 eine gewisse elastische Nachgiebigkeit und eine sichere Anlage aller Reibflächen zu ermöglichen.

I Die Druckscheibe 11 weist im Bereich ihres Außenumfanges eine Stützkontur 14 auf, die sich flächig an der Membran 12 in gelüftetem Zustand der Druckscheibe 11 und des Druckkolbens 10 abstützt. Die Membran 12 wiederum stützt sich auf gleicher radialer Höhe an einer flächigen Stützfläche 15 des Gehäuseabschnittes 9 ab, so dass in gelüftetem Zu-» stand der Druckscheibe 11 sich über eine gesamte Stirnfläche der Stützkontur 14 eine flächige Ab Stützung zu dem Gehäuseabschnitt 9 ergibt. Auf der der Membran 12 abgewandten Stirnseite weist die Stützkontur 14 der Druckscheibe 11 einen ausgesparten Bereich auf, in dem über den Umfang der Druckscheibe 11 verteilt mehrere Schrauben-Î druckfedern 13 axial angreifen, die in axial ausgerichteten Sacklöchern des Ringabschnittes 8 des Kupplungsgehäuses abgestützt sind.

In einem - radial gesehen - mittleren Bereich ist die Druckscheibe 11 mit zur Membran 12 hin offenen Aussparungen 18 versehen. Auch der Gehäuseabschnitt 9 ist auf der der Membran 12 zugewandten Stirnseite mit schmalen Aussparungen 19 versehen.

Die Kupplungsnabe 4 des Reibbelagträgers 5 ist mittels der keilnutförmig ausgeführten Verschiebeverzahnung axial verschiebbar auf der Abtriebswelle 3 gehalten, so dass ein Verschleiß der Reibbeläge 6 durch einfachen axialen Nachlauf der Kupplungsnabe 4 auf der Abtriebswelle 3 ausgeglichen werden kann.

Um die Reibkupplung 1 aus der gelüfteten Ausgangslage in eine drehmomentübertragende Stellung zu überführen, wird der Druckraum 16 in grundsätzlich bekannter Weise mit einem Druckmittel beaufschlagt, wo durch der Druckkolben 10 axial in Richtung des Reibbelagträgers 5 verschoben wird. Dadurch wird auch die Druckscheibe 11 axial in Richtung des Reibbelagträgers 5 und in Richtung des Gehäuseabschnittes 7 verschoben. Die entsprechende Stirnfläche der Druckscheibe 11 drückt die : Reibbeläge 6 gegen die gegenüberliegende Stirnfläche des Gehäuseabschnittes 7, wodurch das Drehmoment des sich drehenden Reibbelagträgers 5 auf die Druckscheibe 11 und den Gehäuseabschnitt 7 übertragen wird. Das Kupplungsgehäuse 7 bis 9 wird daher mitgenommen. Durch die drehschlüssige Verbindung mit der Riemenscheibe 2 wird ' auch diese in Drehung versetzt. Die Membran 12 wird durch die axiale Verschiebebewegung der Druckscheibe 11 durch entsprechende elastische Biegung gespannt. Die Schraubendruckfedern 13 werden durch die Axialverschiebung der Druckscheibe 11 komprimiert. Sobald nun der Druckraum 16 gelüftet wird, stellen die Federkräfte der Membran 12 und die Federkräfte der zu der Membran 12 parallel geschalteten Schraubendruckfedern 13 die Druckscheibe 11 wieder in ihre Ausgangslage axial zurück, wobei die Schraubendruckfedern 13 die Stützkontur gegen die Membran 12 und diese gegen die Stützfläche 15 des Gehäuseabschnittes 9 pressen. Dadurch werden die Reibbeläge 6 und der Reibbelagträger 5 wieder freigegeben, so dass keine Kraftübertragung mehr zwischen der Abtriebswelle 3 und dem Kupplungsgehäuse 7 bis 9 und damit der Riemenscheibe 2 erfolgt. Die Riemenscheibe 2 ist somit wieder abgeschaltet.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform gemäß der einzigen Zeichnung ist die als Zahnnabe ausgebildete Kupplungsnabe 4 als einziges Bauteil mit einem Drehspiel behaftet. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird dieses Drehspiel der Kupplungsnabe 4 ausgeschaltet, indem eine Klemmvorrichtung in Form eines Spannsatzes oder ähnlichem oder ein Pressverband eingesetzt werden. Dadurch ist es möglich, sämtliche, im Drehmomentfluss der Reibkupplung iegende Bauteile - in Drehrichtung gesehen - spielfrei auszuführen. Da bei der Ausführung der Kupplungsnabe 4 ohne Drehspiel auch eine a-xiale Verschiebbarkeit, die bei entsprechendem Verschleiß für die Lüftung der Kupplung notwendig ist, fehlt, ist bei dieser Ausführungsform der Reibbelagträger 5 als axial nachgiebige Membran ausgeführt.

Claims (9)

1. Druckmittelbetätigte Reibkupplung oder -bremse mit einer drehbeweglichen Reibscheibe (5, 6) sowie mit einem die Reibscheibe umgebenden Gehäuse (7 bis 9), in dem eine durch ein Druckmittel beaufschlagbare, axial bewegliche Druckscheibe (11 ) angeordnet £ ist, die reibschlüssig mit der Reibscheibe (5, 6) in Verbindung bringbar ist, wobei die Druckscheibe (11 ) mittels einer axial federelastischen Membran (12) rückstellbar ist, die an dem Gehäuse (7 bis 9) einerseits und an der Druckscheibe (11) andererseits eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (12) im ίο Bereich ihres Außenumfangs gehäuseseitig und im Bereich ihres Innenumfangs druckscheibenseitig eingespannt ist, und dass das Gehäuse (7 bis 9) einen über eine Gehäusedrehachse hinweg offenen, zentralen Zylinderraum (16) aufweist, in dem ein mit der Druckscheibe (11) verbundener Druckkolben (10) axial beweglich ί£ angeordnet ist.

2. Druckmittelbetätigte Reibkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur axialen Rückstellung der Druckscheibe (11) ergänzend eine Druckfederanordnung (13) vorgesehen ist, die in paralleler Schaltung zu der Membran 2o (12) auf die Druckscheibe (11) einwirkt.

3. Druckmittelbetätigte Reibkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfederanordnung (13) mehrere, gleichmäßig über den Umfang der Druckscheibe (11) verteilt an-géordnete Schraubendruckfedern (13) umfasst, die an einem > 2£· äußeren Umfangsbereich der Druckscheibe (11) abgestützt sind.

4. Reibkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckscheibe (11) an ihrem äußeren Umfangsbereich auf der den Schraubendruckfedern (13) abgewandten Stirnseite eine Stützkontur (14) aufweist, die eine axiale Stützfläche bildet. ö.sReibkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7 bis 9) radial innerhalb eines außenliegenden Einspannbereiches der Membran (12) eine axiale Anlagefläche (15) für die Membran (12) bildet.

6. Reibkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass 'K’die Stützfläche der Druckscheibe (11) auf gleicher radialer Höhe angeordnet ist wie die axiale Anlagefläche (15) des Gehäuses (7 bis 9) für die Membran (12).

7. Reibkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (12) zwischen der Stützfläche der Druckscheibe (11) Λ5 und der Anlagefläche (15) des Gehäuses (7 bis 9) verläuft.

8. Reibkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckscheibe (11) auf ihrer den Schraubendruckfedern (13) zugewandten Stirnseite axial ausgespart ist.

9. Reibkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- olü durch gekennzeichnet, dass die Membran mit Druckentlastungsbohrungen versehen ist.

10. Reibkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Druckscheibe Druckentlastungsprofilierungen oder -durchtritte vorgesehen sind.